[发明专利]声波获取装置

说明书

技术领域

本发明涉及声波获取装置。

背景技术

用于利用来自诸如激光器之类的光源的光照射对象并且由在该对象中传播的光获得关于对象中的光学特征的空间分布信息的光学成像装置主要在使用活体作为对象的医疗领域中进行积极的研究。作为这样的光学成像技术之一，在美国专利No.5,713,356（专利文献1：PTL1）中公开了光声层析成像（在下文，PAT）。

在PAT中，在从诸如纳秒脉冲激光器之类的光源发射的光经由活体（对象）中的传播和扩散被活组织吸收时产生声波（超声波），并且探测器检测该声波。通过分析检测到的声波，将与对象中的光学特征有关的信息可视化。具体地，基于从对象获得的声波的初始声压分布将光能吸收密度分布和由光能吸收密度分布计算的光吸收系数分布计算为对象中的光学特征。

在通过PAT测量人的胸部或其它组织的情况下，存在使得胸部被两个保持板夹在中间并且固定的情况，如美国专利No.5,713,356和Srirang Manohar等的“Characterization of a clinical prototype for photoacoustic mammography and some phantom studies”，Proc.of SPIE,p27（非专利文献1：NPL1）中所述。此时，利用通过保持板的光照射胸部并且经由保持板检测在胸部中产生的光声波。作为保持板的材料，考虑透光性可以使用丙烯酸或聚碳酸酯。当空气进入胸部和保持板之间时，来自于活体的内部的声波不能被检测到或者变得难以检测它。因此，必须向胸部和保持板之间的整个接触面薄薄地施加声学匹配剂。作为声学匹配剂，可以使用诸如水之类的液体或用在超声图记录仪中的凝胶。

在利用激光照射人体的情况下，通过JIS标准（C6802和IEC60825-1）确定皮肤上的MPE（最大容许曝光）。因此，装置不得不被设计为使得向人体的表面发射的激光的强度不超过MPE。

PTL1：美国专利No.5,713,356

NPL1:Srirang Manohar,et al.,Characterization of a clinical prototype for photoacoustic mammographu and some phantom studies,Proc.Of SPIE,p27

发明内容

在利用光照射保持板上方的对象并且通过PAT执行测量的情况下，期望一滴声学匹配剂（水或凝胶）附着于光穿过的保持板。在考虑光的透过率使用丙烯酸或聚碳酸酯作为保持板的材料的情况下，声学匹配剂以大的接触角附着于保持板，以使得声学匹配剂变成具有高的光聚焦度的透镜。在下文中，用于获得胸部和保持板之间的声学接触的水、液体、凝胶等将被统称为声学匹配剂。

一般地，固体上的水滴的形状简单地被描述为图6所示的圆圈的一部分。在图6中，直线401被认为是固体表面，圆圈绕着作为中心的点O绘制，并且该圆圈被固体表面401分成两个部分。由固体表面的上侧上的弧线IJK和直线KHI围绕的部分是小滴402。图6是从侧面看到的液体的水滴的横截面。经过圆圈的中心O和线KI的中心H的延长线与圆圈在点K和I处的切线的交点是点L。在图中，当水滴的直径是“b”并且水滴的高度是“a”时，由三角形的内角的定理和相似律通过公式（1）近似计算接触角θ。水滴的高度是圆圈的中心的高度。

θ=2·tan^-1(2a/b)            …(1)

水滴的直径是指水滴和固体接触的区域的圆圈的直径。

图6还示出了穿过水滴的光403。光403聚焦在直线OL的延长线上的点F处。当水滴的曲率半径是“r”并且水对空气的折射率是“n”时，HF的距离“f”通过公式（2）计算。

f≈r/(n-1)        …(2)

此外，当根据图6转换公式（2）时，通过公式（3）表达焦距“f”。

f≈b/(2·(n-1)·sinθ)    …(3)

从公式（1）到（3）理解，在声学匹配剂滴变成具有高聚焦度的透镜的情况下，穿过声学匹配剂的光在焦点位置中聚焦，以使得在远离保持板的位置中的对象的表面上的光照射密度在局部变得高。

因此，甚至在光照射密度分布通过透镜效应变得局部高的位置中，向对象的表面发射的光的平均密度不得不被设置为低于MPE中的平均密度以便不超过JIS标准的MPE。结果，对象中的光的侵入长度变短并且产生的声波的强度变低。它引起使得对象的深部的图像不能被很好地构建的问题。